Биосфера и ее организованность. Экологические основы рационального использования биологических ресурсов

3. Рифовые — известные всем коралловые рифы, изобилующие водорослями и моллюсками, иглокожими, сине-зелеными, кораллами и рыбой. Растут рифы необыкновенно быстро (до 20-30 см в год) не только за счет коралловых полипов, но и за счет жизнедеятельности моллюсков и иглокожих, концентрирующих кальций, а также зеленых и красных водорослей с известковым скелетом.

Основной продуцент рифовых экосис

тем — микроскопические фототрофные водоросли, поэтому рифы находятся на глубинах не более 50 м, им требуется прозрачная теплая вода с определенной соленостью. Рифы — одна из самых продуктивных систем биосферы, образующая ежегодно до 2 т/га биомассы.

4. Саргасовые сгущения — поля плавающих на поверхности бурых и багрянниковых водорослей с множеством воздушных пузырьков. Распространены в Саргасовом и Черном морях.

5. Абиссальные рифтовые придонные сгущения формируются на глубине до 3 км вокруг горячих источников на разломах океанической коры (рифтах). В этих местах выносится из земных недр сероводород, ионы железа и марганца, соединения азота (аммиак, оксиды), питающие хемотрофные бактерии — продуценты, потребляемые более сложными организмами — моллюсками, крабами, раками, рыбами и огромными сидячими червеобразными животными рифтиями. Эти организмы не нуждаются в солнечном свете. В рифтовых зонах существа растут примерно в 500 раз быстрее и достигают внушительных размеров. Двустворчатые моллюски вырастают до 30 см в диаметре, бактерии — до 0,11 мм! Известны галапагосские рифтовые сгущения, а также у острова Пасхи.

В море преобладает разнообразие животных, а на суше — растений. Только покрытосеменные составляют 50% видов, а морские водоросли — всего 5%. Общая биомасса на суше представлена на 92% зелеными растениями, а в океане 94% составляют животные и микроорганизмы.

Биомасса планеты обновляется в среднем каждые 8 лет, растения суши — за 14 лет, океана — за 33 дня (фитопланктон — ежедневно). Вся вода проходит через живые организмы за 3 тыс. лет, кислород — за 2-5 тыс. лет, а углекислый газ атмосферы — всего за 6 лет. Существенно более длительны циклы углерода, азота и фосфора. Биологический круговорот не замкнут, около 10% вещества уходит в виде осадочных отложений и захоронений в литосферу.

Масса биосферы составляет всего 0,05% массы Земли, а ее объем — около 0,4%. Общая масса живого вещества составляет 0,01-0,02% от косного вещества биосферы, но роль живых организмов в геохимических процессах весьма значительна. Ежегодная продукция живого вещества составляет около 200 млрд. т сухого веса органики, в процессе фотосинтеза 70 млрд. т воды реагирует с 170 млрд. т углекислого газа. Ежегодно жизнедеятельность организмов вовлекает в биогенный круговорот 6 млрд. т азота, 2 млрд. т фосфора, железо, серу, магний, кальций, калий и др. элементы. Человечество, используя многочисленную технику, добывает около 100 млрд. т полезных ископаемых в год.

Жизнедеятельность организмов вносит существенный вклад в планетарный круговорот веществ, осуществляя его регуляцию, жизнь служит мощным геологическим фактором, стабилизирующим и преображающим биосферу.

2. Экологические основы рационального использования биологических ресурсов

В ответ на масштабное разрушение местообитаний мы можем наблюдать всплеск эволюционных изменений. Если численность особей фрагментированных популяций оказывается значительной, а смена поколений быстрой, антропогенное влияние может быть причиной убыстрения выработки новых приспособлений к сложившимся условиям и в результате к новому расцвету популяции. Эти процессы часто наблюдаются при распространении видов, подавляемых человеком. Отмечается появление резистентных к ядохимикатам насекомых вредителей сельского хозяйства, многих видов сорных растений, приближение некоторых видов животных к поселениям людей (зайцы, каменные куницы, некоторые виды птиц и др.) Отдельные виды легко приспосабливаются к новой для них среде, другие не могут и оказываются под угрозой исчезновения. Как отмечает Р.Левонтин (1981,с.242), "вид всегда остается позади, немного не достигая идеальной приспособленности; в конце концов, если вид отстает от изменений среды из-за недостаточной генетической изменчивости, на основе которой работает естественный отбор, вид элиминируется." Неустойчивость, несбалансированность многих антропогенных биоценозов, их неестественно высокий динамизм являются причинами выпадения аборигенных видов. Исследования показывают, что в результате утраты местообитаний, во-первых, исключается часть фауны, особенно редкие виды с пятнистым распределением и, во-вторых, увеличивается скорость вымирания оставшихся видов из-за уменьшения размеров популяции.

Степень устойчивости природных популяций к антропогенным воздействиям в значительной степени связана с сохранением и поддержанием ее структурированности. Антропогенные влияния затрагивают пространственную, генетическую, возрастную и половую структуры популяции. Все эти параметры находятся в сбалансированном состоянии лишь в больших по численности популяциях и занимающих значительные ареалы. Изменение возрастной структуры популяции сопровождается изменением ее генетической структуры. Если по каким-либо причинам смертность особей (особенно у животных) разного возраста будет различной, то это приведет к существенному изменению генетической структуры популяции. У многих видов животных определяется генетическое своеобразие разных генераций (Шварц,1980). В относительно стабильных условиях изменение генетической структуры популяции, связанное с динамикой ее возрастного состава, имеет характер колебаний около некоторой многолетней средней. При изменении условий среды возрастной отбор может явиться фактором быстрых эволюционных преобразований. Изменение роли различных возрастных групп в поддержании численности популяции определяется не только селективной смертностью, но и изменением в характере размножения. Сложная пространственная структура популяции лишь в особых случаях приводит к дифференциации популяции и к последующему формообразованию. Но в большинстве случаев она является мощным фактором эволюции единой популяции. Большинство межпопуляционных отличий имеет полигенную природу (Шварц,1980). При этом один и тот же признак может иметь различную генетическую основу, а совместное действие разных генов оказывает взаимно усиливающий эффект. Если действие генов суммируется (аддитивный эффект), то в результате объединения микропопуляций в единую систему, возникнут новые генотипы, обладающие более сильным фенотипическим выражением. В большинстве случаев происходит обогащение общего генофонда популяции, ее возможности более полного и быстрого приспособления к среде увеличиваются.

Определением минимальной численности, при которой популяция могла бы длительное время сохраняться и эволюционировать, занимаются многие исследователи (Сулей, 1983, Яблоков, 1987, Стойко, 1999). Для решения этой задачи имеет значение не общее число живущих особей, а число размножающихся особей, обеспечивающих устойчивое воспроизведение популяции. Это эффективная численность популяции (Ne), которая по подсчетам Яна Франклина (1983) составляет от 60 до 85% реального числа особей в локальной популяции. Минимальная численность популяции должна быть такой, чтобы никакая "волна жизни" (характерное явление для любых панмиктических популяций) не привела численность особей одного из полов к нулю или не сократила ее настолько, что существенно затруднится встреча партнеров по спариванию в природе. К сожалению, очевидно, в современных условиях такое положение для отдельных популяций, особенно малоподвижных видов, вполне реально.

 Скачать реферат